中水頭水電站，將水能轉換為電能的綜合工程設施 。一般包括由擋水、泄水建築物形成的水庫和水電站引水系統、發電廠房、機電設備等。
基本介紹
- 中文名：中水頭水電站
- 外文名：medium head hydropower station
- 所屬領域：電力術語
供水系統,設計最佳化,供水方案,
供水系統
為保證水電站水輪發電機組的安經濟運行,廠房內必須設定可靠的供水系統,其一般可分為 三類:機組及輔助設 備技術供水、消防用水和生活洗滌用水。
機組及輔助設備技術供水 要供水對象有:水輪發電機組各軸承油冷卻器用水,空氣冷卻器用水,水輪 機主 軸 密 封潤滑用水,水冷式主變壓器油冷卻器用水,水冷式空壓機冷卻器用水以及深井泵軸承潤滑用水等,此部分用水量最 大,水壓 要 求 在0.2MPa以 上,其中水輪機主軸密封潤滑用水和深 泵軸承潤滑用水的水質要求較高。
消 防 供水對象 主要 是:主變壓器消防用水、水輪發電機消火用水、油罐室及油處理室消防用水、主廠房防用 水以及大型電纜消防用水等。此部門用水的特點是水壓要求較高,一般為(0.4 ~ 0.6 )MPa。
生活用水主要指廠內生活用水,包括各層的洗手池與廁所用水等,水壓要求在(0.1 ~0.15)MPa。
水電站技術供水系統的設 原則是供水水源應可靠,滿足水質、水 量、水壓的要求,供水管路布置簡單,便於維護 檢修等。
中水 頭 水電站水 頭 一般為 (80 ~200) m,其技術供水系統設計的方 式一 般有以下幾種:水泵供水、壓力鋼管取水經減壓供水、頂蓋取水供水、射流泵供水以及混合供水等。
設計最佳化
電站概況
白雲電站位於巫水上游,在湖南省城步縣境內,距城步縣城5km。
電站為壩後引水式電站,由大壩、泄洪隧洞、引水發電隧洞和廠房組成。引水發電隧洞總長358m,後接主鋼管
、岔管和支管直至3台機組。每台機組前設定直徑為2m的蝴蝶閥。電站裝有3台機組,總裝機容量為3 xl8MW,
廠方形式為地面式。
電站基本參數
最大水頭 101.93m
設計水頭 83m
加權平均水頭 94.21m
最小水頭 67.38m
多年平均流量 16.3m3/s
多年平均含沙量 0.099kg/m3
水輪發電機組主要參數
水輪機型號 HLA153 —LJ —160
水輪機額定出力 18.MW
轉輪直徑 1.6m
額定水頭 83m
額定流量 24.9m3/s
額定轉速 428.6r/min
發電機型號 SF18 —14/3250
發電機容量 22 500kVA/18 000kW
電壓 10 500V
技術供水系統的設計
白雲電站水頭在67.38 ~ 101.93m的範圍內,為最佳化設計,技術供水方式擬定4個方案進行技術經濟比較:水泵供水、壓力鋼管取水經減壓供水、頂蓋取水供水以及射流泵供水。
水泵供水
每台水輪發電機組用水量為300m3/h,考慮到機組台數較多,擬採用水泵集中供水,全廠共選擇10SA—6J
型水泵3台,其中2台工作,1台備用。1台水泵電機功率為 90kW,2台工作泵總耗電功率為180kW。
本方案主要優點是運行可靠,便於維護管理。缺點是自動控制較複雜,當運行的機組台數改變就會引起水壓波動
;同時增加設備投資,年運行費用高,占用設備布置場地,而且必須有可靠的供電電源。
壓力鋼管取水經減 供水
1台機組冷卻水量為300m3/h,取自壓力鋼管發電用水,經計算損耗發電功率為66kW，3台機組運行共損耗178kW。
本方案主要優點是管路布置簡單,不增加設備,維護管理方便,操作簡單;缺點是損耗電能較大,減壓閥費用較為昂 貴,噪聲較大,當減壓閥動作有誤時,會對供水造成不利影響。
頂蓋取水供水
本站水頭段也適應頂蓋取水供水,國內在這方面亦有成功先例,如漫灣電站等。在電站設時,曾考慮採用此方案,
它的優點是利用了轉輪上止漏 密封的滲漏水,只需在頂蓋製造時,製造廠家加以特殊設計,而不必增加任何投資
,經濟合理。但該技術尚未被製造廠家普遍採用。考慮可能給漏密封帶來副作用,同時擔心供水量不夠等,電站 最後未能採用這種方式。
射流泵供水
近年來,射流泵在大中 型 水電站機組技術供水系統中已開始推廣,80年代龍羊峽電站已曾採用,我省東江電站 也已採用。射流泵沒有轉動部件,由噴嘴、吸入室、混合管、擴散管和吸水管組成,具有結構簡單、工作可靠、維修 方便和造價低廉等 優 點,射流泵的工作流量取自壓力鋼管,吸入水量取自下游,這兩股水量全部有效地利用,效率 最 高 可 達 6 2 ~ 6 5 %,機 組冷卻 水不會中 斷,同 時射 流 泵 又 不 耗 電能,因 此,採用 射 流泵 供水 技 術對 中 水 頭 電 站 具有較大的 優 越 性。
由 於 白 雲 電 站上 下 游 水位 變 化幅 度 大,影響 了 射 流 泵 的 固 定 工 作條 件,從 而 影 響它 的 工作 性 能,使 出 水 量 與 水壓產生較 大 變化,進 而 出現 水 量不足 與 汽 蝕 噪 音,因 此 為 適應這 種 變化,經我 們研究 和 計算,最終采 用 了 自行 設 計 的 適應本 站的3台 S L B 一 4 2 型 可 調針 閥 射 流泵。單台 射 流 泵 出 水量為 310m3/h,揚程為35m,很 好地 滿 足 了 白 雲 電 站的要 求。
經 過綜 合 分 析,尤其是 對射 流 泵 方 案與 水泵 供水方案進 行 了 技 術 經 濟 比 較 後,白 雲 電 站最終 采 用了 射 流泵 為 主 的供水 方 案,並 在 該 站右岸半 山 坡 上 建 有 一水 池作為 備 用 水源,它 充分利 用 了 右 邊 山 上一 股小溪 流,由 於 它 的水位相 對 廠 房高60m,因 此 還 用 作 該 站 的 消防 用 水。
消防供水的設計
白 雲 電 站 在 主 廠 房右岸建有 一 水池,既 可由 前 池壓 力 鋼管引水,也可由 山 中 小 溪引水,水池 水 位由 液位控 制 器 自 動 控制 補 充 水量。該水池的高程 能 滿 足消 防 設 備 水 壓 的要求,一旦 電廠 某 部發 生 水災,可 自動或手動 控制 由消 防 水池 供 水消防,本 站 設定 消 防池 保 證 了 消 防 用 水安 全 可靠。
供水方案
對 中水頭電 站,有多 種供水方案 可供選 用,其中射 流 泵 供 水 方案 既 經濟 又 可靠,應 在設 計中 給 予足 夠 的重 視。對 於 上 游 水 位 變 幅大的電站,採用 可調 針 閥射 流泵 是 一種較 為理 想 的 方式,它既 可 以 保證供水的質 量,也 能使射 流泵 安全穩 定運行。
